2.2 TIDA-010036概述

[叮]

[呼]

在本培训系列针对TIDA-010036

参考设计部分的介绍中，

我们将概述TIDA-010036的设计。

采用ADS131M04独立ADC器件的一种设计

是TIDA-010036，它​​被称为使用独立ADC的

单相并联电表参考设计。

该设计使用分流电流传感器

作为初级电流传感器，以达到0.5级精度。

在该设计中，计算的计量参数

包括有功和无功能量

功率、线路RMS电流、中性RMS电流、

RMS电压、功率因数和线路频率。

在这种设计中，ADC可以置于电流检测模式，

这是一种低功耗模式，

可以用来检测当主电源没有接到仪表时

是否存在电流，这可能表明是否有人

试图通过断开中性线

来篡改仪表。

由于中性线在此篡改攻击中被断开，

因此主电源的电源不能用于

为ADC供电，这样就得使用备用电源，

例如电池。

当该模式被激活时，该电流检测模式的

低电流消耗能够延长

备用电源的寿命。

在此设计中，您可以使用

具有5千伏RMS隔离的RS-232或RS-485连接

与PC GUI进行通信。

此外，当主电源可用时，该设计

可以使用特殊的磁性免疫帽降电源

供电，其可以提供高达50毫安的负载。

在这里，我们看到的是TIDA-010036框图更大的一张图片。

在此设计中，ADS131M04用于

检测电源电压和电流。

对于电流，使用CT和分流器测量线电流

和中性线电流。

在该示例中，系统参考

中性线，并且使用中性分流器。

然而，如果CT被放置在中性线上，

该设计还可以支持线路上的分流

并作为线路参考。

当有新的电压、线电流

和中性线电流样本时，ADS131M04

插入其DRDY引脚，该引脚向MSP432发出警报。

然后，MSP432将向ADS131M04请求采样

并使用这些采样计算

计量参数。

MSP432还会产生8.192兆赫兹，

馈入ADS131M04，并由M04使用，

生成用于采样的时钟。

本设计中的TPS3840器件

被用作MSP432的SVS。

虽然MSP432具有一个内部的SVS，

但使用TPS3840独立SVS设备的原因是

其具有独立于

微控制器的SVS，

还有额外的安全性。

为了给设计供电，TPS7A78器件

被用在降压电源上。

与传统的降压电源相比，TPS7A78器件可实现

更高的最大电流输出。

它还有一个电源故障引脚，

只要发生断电情况，

它就可以在微控制器上被使用。

为了确定仪表的有功或无功电能

误差，脉冲从仪表中被输出。

由于系统可以根据线路参考，

因此这些脉冲的隔离版本

对于安全连接到其他设备是必要的。

ISO7720设备是用于提供

这些脉冲的隔离的。

该设计采用ISO7731B、TRS32和32E、THVD1500和TPS709器件，

还有隔离式RS-232和隔离式RS-485。

可以选择隔离的RS-232或隔离的RS-485选项

与PC GUI进行通信，

即使系统是相对于线路参考的。

在这里，我们看到一个表格，总结了该设计的

设计参数。

RS-232设计向ADS131M04 CLKIN引脚

输出8.192兆赫的时钟，从而产生

4.096兆赫的调制时钟频率。

为了获得每秒8,000个样本的采样率，

使用512的OSR值。

对于相位补偿，软件FIR滤波器

专门用于补偿

由仪表硬件本身

而非客户负载产生的

任何电压电流相移。

但请注意，ADS131M04

也可用于相位补偿，

而不是软件FIR滤波器。

对于这种设计，MSP432以48兆赫的速率运行，

8.92兆赫的频率被用于

与ADS131M04通信的SPI时钟。

此表总结了类似的

TIDA-010036和TIDA-010037设计之间的差异，

这两种设计都具有ADS131M04器件。

比较一下这两种设计，TIDA-010036设计

用于单相双线系统，而TIDA-010037

设计用于两相三线系统

或具有三线的分相系统。

TIDA-010037设计支持两种

分相系统配置。

在第一种配置中，系统

参考中性线，并测量线间

电压。

对于第二种配置，系统

参考其中一条线路，

并且仅测量线间电压。

TIDA-010036设计使用分流器

作为其主电流传感器，并使用电流互感器

作为其次级通道，其中一个传感器

将测量线路电流，另一个

将测量中性线电流。

对于TIDA-010037设计，仅使用电流互感器。

由于TIDA-010036设计使用分流器，

因此它的目标是0.5级精度。

另一方面，对于TIDA-010037，

它的目标是0.1级精度。

从这两种设计中，只有TIDA-010036

支持电流检测模式。

两种设计之间的另一个区别

是电源。

TIDA-010036使用TPS7A78 AC / DC帽降电源，

其可通过主电源供电。

TPS7A78器件提供电源良好

和电源故障的指示，而TIDA-010037未提供这项功能。

TIDA-010037采用

TPS709 LDO代替AC / DC电源，

TPS709 LDO用于调节低至3.3伏的输入直流电压，

其被用于为电路板供电。

此外，TIDA-010037设计允许

与外部通信模块通信，

其中此通信模块的电源轨在TIDA-010037板上

提供。

通信模块导轨使用TPS25921L

为通信模块提供过压

和欠压保护，并限制

通信模块的电流，

以防止模块上的

任何短路影响系统的其余功率。

两种设计之间的最终差异在于

计算某些计量参数。

对于TIDA-010036，除线电流外，还测量

中性线电流。

但是，TIDA-010037并不测量这点。

另外，TIDA-010037传达累积功率

和累积能量参数，这些参数

不适用于TIDA-010036。

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[呼]

在本培训系列针对TIDA-010036

参考设计部分的介绍中，

我们将概述TIDA-010036的设计。

采用ADS131M04独立ADC器件的一种设计

是TIDA-010036，它​​被称为使用独立ADC的

单相并联电表参考设计。

该设计使用分流电流传感器

作为初级电流传感器，以达到0.5级精度。

在该设计中，计算的计量参数

包括有功和无功能量

功率、线路RMS电流、中性RMS电流、

RMS电压、功率因数和线路频率。

在这种设计中，ADC可以置于电流检测模式，

这是一种低功耗模式，

可以用来检测当主电源没有接到仪表时

是否存在电流，这可能表明是否有人

试图通过断开中性线

来篡改仪表。

由于中性线在此篡改攻击中被断开，

因此主电源的电源不能用于

为ADC供电，这样就得使用备用电源，

例如电池。

当该模式被激活时，该电流检测模式的

低电流消耗能够延长

备用电源的寿命。

在此设计中，您可以使用

具有5千伏RMS隔离的RS-232或RS-485连接

与PC GUI进行通信。

此外，当主电源可用时，该设计

可以使用特殊的磁性免疫帽降电源

供电，其可以提供高达50毫安的负载。

在这里，我们看到的是TIDA-010036框图更大的一张图片。

在此设计中，ADS131M04用于

检测电源电压和电流。

对于电流，使用CT和分流器测量线电流

和中性线电流。

在该示例中，系统参考

中性线，并且使用中性分流器。

然而，如果CT被放置在中性线上，

该设计还可以支持线路上的分流

并作为线路参考。

当有新的电压、线电流

和中性线电流样本时，ADS131M04

插入其DRDY引脚，该引脚向MSP432发出警报。

然后，MSP432将向ADS131M04请求采样

并使用这些采样计算

计量参数。

MSP432还会产生8.192兆赫兹，

馈入ADS131M04，并由M04使用，

生成用于采样的时钟。

本设计中的TPS3840器件

被用作MSP432的SVS。

虽然MSP432具有一个内部的SVS，

但使用TPS3840独立SVS设备的原因是

其具有独立于

微控制器的SVS，

还有额外的安全性。

为了给设计供电，TPS7A78器件

被用在降压电源上。

与传统的降压电源相比，TPS7A78器件可实现

更高的最大电流输出。

它还有一个电源故障引脚，

只要发生断电情况，

它就可以在微控制器上被使用。

为了确定仪表的有功或无功电能

误差，脉冲从仪表中被输出。

由于系统可以根据线路参考，

因此这些脉冲的隔离版本

对于安全连接到其他设备是必要的。

ISO7720设备是用于提供

这些脉冲的隔离的。

该设计采用ISO7731B、TRS32和32E、THVD1500和TPS709器件，

还有隔离式RS-232和隔离式RS-485。

可以选择隔离的RS-232或隔离的RS-485选项

与PC GUI进行通信，

即使系统是相对于线路参考的。

在这里，我们看到一个表格，总结了该设计的

设计参数。

RS-232设计向ADS131M04 CLKIN引脚

输出8.192兆赫的时钟，从而产生

4.096兆赫的调制时钟频率。

为了获得每秒8,000个样本的采样率，

使用512的OSR值。

对于相位补偿，软件FIR滤波器

专门用于补偿

由仪表硬件本身

而非客户负载产生的

任何电压电流相移。

但请注意，ADS131M04

也可用于相位补偿，

而不是软件FIR滤波器。

对于这种设计，MSP432以48兆赫的速率运行，

8.92兆赫的频率被用于

与ADS131M04通信的SPI时钟。

此表总结了类似的

TIDA-010036和TIDA-010037设计之间的差异，

这两种设计都具有ADS131M04器件。

比较一下这两种设计，TIDA-010036设计

用于单相双线系统，而TIDA-010037

设计用于两相三线系统

或具有三线的分相系统。

TIDA-010037设计支持两种

分相系统配置。

在第一种配置中，系统

参考中性线，并测量线间

电压。

对于第二种配置，系统

参考其中一条线路，

并且仅测量线间电压。

TIDA-010036设计使用分流器

作为其主电流传感器，并使用电流互感器

作为其次级通道，其中一个传感器

将测量线路电流，另一个

将测量中性线电流。

对于TIDA-010037设计，仅使用电流互感器。

由于TIDA-010036设计使用分流器，

因此它的目标是0.5级精度。

另一方面，对于TIDA-010037，

它的目标是0.1级精度。

从这两种设计中，只有TIDA-010036

支持电流检测模式。

两种设计之间的另一个区别

是电源。

TIDA-010036使用TPS7A78 AC / DC帽降电源，

其可通过主电源供电。

TPS7A78器件提供电源良好

和电源故障的指示，而TIDA-010037未提供这项功能。

TIDA-010037采用

TPS709 LDO代替AC / DC电源，

TPS709 LDO用于调节低至3.3伏的输入直流电压，

其被用于为电路板供电。

此外，TIDA-010037设计允许

与外部通信模块通信，

其中此通信模块的电源轨在TIDA-010037板上

提供。

通信模块导轨使用TPS25921L

为通信模块提供过压

和欠压保护，并限制

通信模块的电流，

以防止模块上的

任何短路影响系统的其余功率。

两种设计之间的最终差异在于

计算某些计量参数。

对于TIDA-010036，除线电流外，还测量

中性线电流。

但是，TIDA-010037并不测量这点。

另外，TIDA-010037传达累积功率

和累积能量参数，这些参数

不适用于TIDA-010036。